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充"电"季 | 锂电池电极加工浆料的连续性评估

TA仪器
2023.9.22

摘要

锂电池电极加工浆料的连续性无论是对于混合效果、储存稳定性,还是涂布均匀性评估均有十分重要的指导意义,本文简述了浆料连续性的评估方法。

关键词:锂电池;电极;加工浆料;连续性;流变

锂电池电极加工浆料是由活性材料、导电粒子、粘接料和溶剂等组成的多相、多尺度复杂体系,体系的连续性对于电极片的均匀程序有着至关重要的影响。

黏度是浆料流动性能的度量,当体系的黏度低到一定程度时,黏度可以用于评估浆料的连续性。一般来说,黏度越低,体系的连续程度越好。

但锂电池电极加工浆料的黏度较高,且体系往往呈现类固体形态,使用流动黏度评估体系的连续性容易产生误判。这种情况下,可以考虑使用小振幅振荡的损耗、储能模量或者二者的比值损耗因子来评估浆料的连续性。

小振幅振荡测量原理

小振幅振荡测试对样品施加一个按正弦变化的应变(γ)或应力(σ)刺激并记录响应的应力或应变,然后解析二者之间的关联关系得到反映物质黏弹性能的动态模量,其测试原理如图1所示。

图1:小振幅振荡测试原理

(ω和δ分别为振荡角频率和应力对应变的相位差)

小振幅振荡得到的黏弹参量列于表1。

表1:小振幅振荡获取的黏弹性能参量

弹性模量是物质变形储存能量能力的度量,而黏性模量则是物质变形是损耗能量能力的度量。如果物质的弹性模量大于黏性模量,则物质处于类固体态,反之,则物质处于类流体态。

浆料的连续性评判

图2是两种电池电极加工浆料的小振幅频率扫描结果。

图2:两种电池浆料的频率扫描结果

从图2可以看出,不连续浆料的弹性模量和模量均高于可连续浆料,且不连续浆料的弹性模量几乎不依赖于振荡频率而呈现出凝胶特征。

除此之外,不连续的浆料的黏性模量距离弹性模量更远,无疑具有更小的损耗因子,从而表现得更弹。

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[1] 美国专利号 7,137,290;7,017,393;6,798,099

[2] 美国专利号 10,161,843

[3] 美国专利号 6,798,099

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